A technécium izotópjai

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A technécium (Tc) a periódusos rendszer első 82 eleme közül az egyik, amelynek nincs stabil izotópja (és a legkisebb rendszámú elem, amelynek kizárólag radioaktív izotópjai vannak) – a másik a prométium.[1] Mesterségesen előállított elem, a természetben csak nyomokban fordul elő, ahol spontán maghasadás vagy a molibdén neutronbefogása révén keletkezik. Elsőként a 97Tc és 99Tc izotópokat állították elő 1936-ban, így a technécium volt az első, mesterségesen előállított elem. A legstabilabb izotópja a 98Tc (felezési ideje 4,2 millió év), 97Tc (felezési ideje 2,6 millió év) és 99Tc (felezési ideje: 211,1 ezer év).[2]

További harminchárom radioizotópját írtak le, ezek tömegszáma a 85–120 tartományba esik.[3] Többségük felezési ideje egy óránál rövidebb, a kivételek a 93Tc (felezési ideje 2,75 óra), a 94Tc (felezési ideje 4,883 óra), 95Tc (felezési ideje 20 óra), és a 96Tc (felezési ideje 4,28 nap).[2]

A technéciumnak több magizomerje is létezik. Ezek közül a 97mTc a legstabilabb, felezési ideje 90,1 nap (0,097 MeV). Ezt követi a 95mTc (felezési ideje 61 nap, 0,038 MeV) és a 99mTc (felezési ideje 6,01 óra, 0,143 MeV). A 99mTc csak gamma sugarakat bocsát ki, a bomlástermék a 99Tc.[2]

A legstabilabb 98Tc izotópnál könnyebb izotópok fő bomlási módja az elektronbefogás, melynek során molibdén keletkezik. A nehezebb izotópok főként béta-sugárzók és ruténiummá bomlanak, kivéve a 100Tc-at, mely béta-bomlással és elektronbefogással is bomolhat.[2][4]

A technécium-99 a leggyakoribb és legkönnyebben elérhető izotóp, mivel az aktinoidák – mint az urán vagy plutónium – maghasadásnak egyik fő hasadási terméke, a hasadványok között részaránya legalább 6%, ezzel ez az izotóp a legjelentősebb hosszú felezési idejű hasadási termék. Maghasadás során könnyebb technéciumizotópok szinte sosem keletkeznek, mivel rendes körülmények között az elsődleges hasadási termékek neutron/proton aránya a stabil magokéhoz képest nagyobb, ezért negatív béta-bomlásokkal jutnak el a stabil állapotba. A 95–98-as tömegszámú hasadványok nem bomlanak el a technéciumig, hanem a megfelelő tömegszámú stabil molibdénizotóppá alakulnak. A 100-as és nagyobb tömegszámú technéciumizotópok felezési ideje nagyon rövid, béta-bomlással ruténiumizotópokká alakulnak. A kimerült fűtőelemrudak technéciumtartalma így gyakorlatilag csak 99Tc.

Egy gramm 99Tc-ben másodpercenként 6,2·108 bomlás történik (azaz aktivitása 0,62 GBq/g).[5]

A technéciumnak nincs stabil vagy nagyon hosszú felezési idejű izotópja, ezért standard atomtömegét nem lehet megadni.

A technécium izotópok stabilitása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A technécium és a prométium a könnyű elemek közül azzal a tulajdonsággal tűnnek ki, hogy nincs stabil izotópjuk. E jelenség magyarázata egy kicsit bonyolult.

Az atommagok cseppmodelljét felhasználva levezethető egy félempirikus formula, mely megadja a mag kötési energiáját. Ez a képlet megjósolja a „béta-stabilitás völgyének” létezését, melynek mentén a magok nem szenvednek béta-bomlást. A völgy „falán” elhelyezkedő magok hajlamosak béta-bomlással a völgy közepe felé haladni (egy elektron vagy pozitron kibocsátása, vagy egy elektron befogása révén). Adott A számú nukleon esetén a kötési energiák egy vagy több parabolán fekszenek, melynek alján a legstabilabb nuklid helyezkedik el. Több parabola is lehetséges, mivel a páros számú protont és páros számú neutront tartalmazó magok stabilabbak, mint a páratlan számú protont és páratlan számú neutront tartalmazó izotópok. Egyetlen béta-bomlással ilyenkor az egyik átalakul a másikká. Amikor csak egy parabola létezik, akkor azon csak egy stabil izotóp helyezkedhet el. Ha két parabola van, azaz amikor a nukleonok száma páros, akkor (ritkán) előfordulhat, hogy létezik egy stabil mag, mely páratlan számú protont és páratlan számú neutront tartalmaz (összesen négy ilyen izotóp létezik: 2H, 6Li, 10B és 14N). Ilyen esetben azonban nem létezik olyan stabil izotóp, amely páros számú protont és páros számú neutront tartalmaz.

A technécium esetén (Z=43) a béta-stabilitás völgye 98 nukleon körül található. A 95–102 tömegszám között azonban legalább egy stabil nuklidja létezik a molibdénnek (Z=42) vagy a ruténiumnak (Z=44). A páratlan tömegszámú magok esetén ez azonnal kizárja stabil technécium izotóp létezését, mivel adott, páratlan számú nukleon esetén csak egy stabil mag létezik. Páros tömegszám esetén – mivel a technécium páratlan számú protont tartalmaz – a neutronok száma páratlan. Ilyen esetben az ugyanennyi nukleont tartalmazó, páros számú protonból felépülő stabil mag létezése kizárja a stabil technécium izotóp létezését.[6]

Táblázat[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

nuklid
jele
Z(p) N(n)  
izotóptömeg (u)
 
felezési idő bomlási
mód(ok)[7][m 1]
leány-
izotóp(ok)[m 2]
magspin jellemző
izotóp-
összetétel
(móltört)
természetes
ingadozás
(móltört)
gerjesztési energia
85Tc 43 42 84,94883(43)# <110 ns β+ 85Mo 1/2−#
p 84Mo
β+, p 84Nb
86Tc 43 43 85,94288(32)# 55(6) ms β+ 86Mo (0+)
86mTc 1500(150) keV 1,11(21) µs (5+,5−)
87Tc 43 44 86,93653(32)# 2,18(16) s β+ 87Mo 1/2−#
87mTc 20(60)# keV 2# s 9/2+#
88Tc 43 45 87,93268(22)# 5,8(2) s β+ 88Mo (2,3)
88mTc 0(300)# keV 6,4(8) s β+ 88Mo (6,7,8)
89Tc 43 46 88,92717(22)# 12,8(9) s β+ 89Mo (9/2+)
89mTc 62,6(5) keV 12,9(8) s β+ 89Mo (1/2−)
90Tc 43 47 89,92356(26) 8,7(2) s β+ 90Mo 1+
90mTc 310(390) keV 49,2(4) s β+ 90Mo (8+)
91Tc 43 48 90,91843(22) 3,14(2) perc β+ 91Mo (9/2)+
91mTc 139,3(3) keV 3,3(1) perc β+ (99%) 91Mo (1/2)−
IT (1%) 91Tc
92Tc 43 49 91,915260(28) 4,25(15) perc β+ 92Mo (8)+
92mTc 270,15(11) keV 1,03(7) µs (4+)
93Tc 43 50 92,910249(4) 2,75(5) óra β+ 93Mo 9/2+
93m1Tc 391,84(8) keV 43,5(10) perc IT (76,6%) 93Tc 1/2−
β+ (23,4%) 93Mo
93m2Tc 2185,16(15) keV 10,2(3) µs (17/2)−
94Tc 43 51 93,909657(5) 293(1) perc β+ 94Mo 7+
94mTc 75,5(19) keV 52,0(10) perc β+ (99,9%) 94Mo (2)+
IT (0,1%) 94Tc
95Tc 43 52 94,907657(6) 20,0(1) óra β+ 95Mo 9/2+
95mTc 38,89(5) keV 61(2) nap β+ (96,12%) 95Mo 1/2−
IT (3,88%) 95Tc
96Tc 43 53 95,907871(6) 4,28(7) nap β+ 96Mo 7+
96mTc 34,28(7) keV 51,5(10) perc IT (98%) 96Tc 4+
β+ (2%) 96Mo
97Tc 43 54 96,906365(5) 2,6·106 év EC 97Mo 9/2+
97mTc 96,56(6) keV 91,4(8) nap IT (99,66%) 97Tc 1/2−
EC (0,34%) 97Mo
98Tc 43 55 97,907216(4) 4,2(3)·106 év β 98Ru (6)+
98mTc 90,76(16) keV 14,7(3) µs (2)−
99Tc[m 3] 43 56 98,9062547(21) 2,111·105 év β 99Ru 9/2+
99mTc[m 4] 142,6832(11) keV 6,0058(12) óra IT (99,99%) 99Tc 1/2−
β (0,0037%) 99Ru
100Tc 43 57 99,9076578(24) 15,8(1) s β (99,99%) 100Ru 1+
EC (0,0018%) 100Mo
100m1Tc 200,67(4) keV 8,32(14) µs (4)+
100m2Tc 243,96(4) keV 3,2(2) µs (6)+
101Tc 43 58 100,907315(26) 14,22(1) perc β 101Ru 9/2+
101mTc 207,53(4) keV 636(8) µs 1/2−
102Tc 43 59 101,909215(10) 5,28(15) s β 102Ru 1+
102mTc 20(10) keV 4,35(7) perc β (98%) 102Ru (4,5)
IT (2%) 102Tc
103Tc 43 60 102,909181(11) 54,2(8) s β 103Ru 5/2+
104Tc 43 61 103,91145(5) 18,3(3) perc β 104Ru (3+)#
104m1Tc 69,7(2) keV 3,5(3) µs 2(+)
104m2Tc 106,1(3) keV 0,40(2) µs (+)
105Tc 43 62 104,91166(6) 7,6(1) perc β 105Ru (3/2−)
106Tc 43 63 105,914358(14) 35,6(6) s β 106Ru (1,2)
107Tc 43 64 106,91508(16) 21,2(2) s β 107Ru (3/2−)
107mTc 65,7(10) keV 184(3) ns (5/2−)
108Tc 43 65 107,91846(14) 5,17(7) s β 108Ru (2)+
109Tc 43 66 108,91998(10) 860(40) ms β (99,92%) 109Ru 3/2−#
β, n (0,08%) 108Ru
110Tc 43 67 109,92382(8) 0,92(3) s β (99,96%) 110Ru (2+)
β, n (0,04%) 109Ru
111Tc 43 68 110,92569(12) 290(20) ms β (99,15%) 111Ru 3/2−#
β, n (0,85%) 110Ru
112Tc 43 69 111,92915(13) 290(20) ms β (97,4%) 112Ru 2+#
β, n (2,6%) 111Ru
113Tc 43 70 112,93159(32)# 170(20) ms β 113Ru 3/2−#
114Tc 43 71 113,93588(64)# 150(30) ms β 114Ru 2+#
115Tc 43 72 114,93869(75)# 100# ms [>300 ns] β 115Ru 3/2−#
116Tc 43 73 115,94337(75)# 90# ms [>300 ns] 2+#
117Tc 43 74 116,94648(75)# 40# ms [>300 ns] 3/2−#
118Tc 43 75 117,95148(97)# 30# ms [>300 ns] 2+#
  1. Rövidítések:
    EC: Elektronbefogás
    IT: Izomer átmenet
  2. A stabil izotópok félkövérrel vannak kiemelve, a majdnem stabilak (melyek felezési ideje a világegyetem koránál hosszabb) félkövér dőlttel vannak jelölve
  3. Hosszú felezési idejű hasadási termék
  4. A gyógyászatban használják

Megjegyzések[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • A # jel a nem kizárólag kísérletekből, hanem részben szisztematikus trendekből származó értéket jelöl. A nem kellő megalapozottsággal asszignált spinek zárójelben szerepelnek.
  • A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, kivéve, ahol az izotóp-összetételt és standard atomtömeget a IUPAC nagyobb bizonytalansággal adja csak meg.
  1. LANL Periodic Table, "Technetium" paragraph 2
  2. ^ a b c d EnvironmentalChemistry.com, "Technetium", Nuclides / Isotopes
  3. Meet technetium-120and technetium-119, technetium's newest isotopes!
  4. CRC Handbook, 85th edition, table of the isotopes
  5. The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 693, "Toxicology", paragraph 2
  6. RADIOCHEMISTRY and NUCLEAR CHEMISTRY
  7. http://www.nucleonica.net/unc.aspx

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of technetium című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

A molibdén izotópjai A technécium izotópjai A ruténium izotópjai
Izotópok listája